1 引言
隨著我國經濟持續快速發展,空調的使用越來越普遍,由此造成夏季電力普遍緊張,2003年夏季全國19個省市出現拉閘限電的局面,究其原因,主要是建筑空調用電造成的;同時,常規機械制冷空調的普遍使用,是造成大氣臭氧層破壞的重要原因,節能和環保成了空調行業最受關注的問題。
夏季制冷時,當室外空氣濕球溫度大于室內設計溫度或室外相對濕度高于80%時,啟動機械制冷,用表冷器將送風空氣減濕降溫到設計要求,這時加熱器、蒸發冷卻都不工作,可以用旁通管路輸送新風,此時由機械制冷承擔全部新風負荷;當室外空氣濕球溫度小于室內設計溫度并大于室內濕球溫度,或者,室外相對濕度在40~80%之間時,使用蒸發冷卻,表冷器承擔少部分新風負荷,這樣可以經濟地實現全新風運行;當室外空氣濕球溫度小于室內濕球溫度或室外相對濕度低于40%時,只要啟動REC,配合直接蒸發冷卻,就可提供溫度和濕度舒適的送風空氣。在中等濕度地區,通過優化控制,使用REC新風預冷系統可節能40~50%。我國烏魯木齊市很多賓館飯店都用上了蒸發冷卻空調系統。
再循環蒸發冷卻中央空調是利用水蒸發過程中的吸熱作用進行空調系統制冷的原理制作而成。這種制冷的方法具有無污染、使用方便、節能降耗等特點,特別適用于相對濕度較低的地區環境條件。這種新式空調被稱之為綠色空調。自然,再循環蒸發冷卻空調機組的監控任務、內容及其實現方法有其自身要求和特點,采用了RS485通訊總線的控制方式。結構簡單施工方便。
2 系統硬件結構與配置
2.1 系統結構組成及原理
再循環蒸發冷卻中央空調監控系統采用分布式結構,以實適應上位監控微機和個控制站相距較遠的具體情況。要求對溫度采集精度達到+-1℃,控制精度達到+-4℃。系統核心部分為通風控制子站和送風控制子站。系統構成如圖1所示。
(1)通風控制子站 調節器將事內溫度與設定溫度相比較,去控制送風變頻器,使其偏差為允許范圍。
(2)送風溫度控制子站(溫度調節控制子站)調節器測量送風溫度,在冬季制熱時,控制熱水調節閥的開度,達到穩定送風溫度。
(3)顯示報警控制子站 一是對夏季的制冷通過控制冷水泵的開和關,當冷水淋到循環水管上時產生蒸發吸收熱量,促使循環水降溫,由此提供了涼空氣。二是根據室外溫度,通過光字牌提示得知溫度范圍,進風過濾器如果被堵塞,光字牌則發出光報警信號等。
2.2 系統硬件配置
系統上位監控微機選用研華IPC-610P工控機。采用RS485T通訊線每條線可連接101個地址,通訊距離1200米。
通風、送風子站分別由數字調節器作為控制單元,通風子站由變頻器-風機作為執行單元,送風子站由調節器作為執行單元。數字調節器采用AI-808P智能工業調節器,儀表精度0.2級。變頻器采用TD2000系列平方轉矩變頻器,PWM控制方式,性能好,又有利節約能源。
3 通風、送風的自動調節
通風、送風的控制原理分別由圖2、圖3所示。控制量分別為室內溫度和送風溫度。其中通風機調節器控制方式設定夏天為正作用方式,冬天為反作用調節方式。
作為大慣性負載,通常可選AI-808P 中智能PID參數自整定方式整定調節器動態參數,經現場實際調試,很容易使系統獲得良好的動、靜態性能。在冬季,送風調節器加熱控制精度能達到+-2.2℃。對于室內溫度控制,通風調節器采用比例調節,空氣流量易達到非常穩定的調節效果。
AI-808PA2XL2L2S4調節器參數
手動自整定:
第一步:設定程序段C01=30 T01=120給定值;啟動運行;
第二步:按手動/自動切換A/M鍵切手動;
第三步:先用手動方式進行調節閥門,等手動調節基本穩定后,再在手動狀態下啟動自整定,按A/M鍵2秒鐘出現“At”字樣,此時儀表輸出值限制在當前手動值±10%的范圍,而不是OPL及OPH定義的范圍,從而避免了生產現場不允許閥門大幅度變化的現象。經2~3次振蕩后,顯示器停止閃動“At”字樣即可。此時自整定參數M5、P、t自動計算出控制參數。
在上位機軟件顯示工藝流程圖,設立了控制操作平臺。設置調節器的作用方向按鍵,用于冬天與夏天的切換;可設定給定值,手動/自動切換,手動狀態時可設定手動輸出值,改變閥門的位置,12個參數同時顯示數據、曲線、偏差報警,實時提醒隨時出現,實現遠距離監控,通訊距離達1200米。
4 系統功能及界面軟件設計與實現
4.1軟件設計
在上位監控微機上顯示中央空調的整個工作狀況,如空氣流動、過程參數、按鈕設置等,并具有兩級授權的操作性能,即一般值守人員的操作界面(只能觀測數據和進行不涉及系統設置的操作)和工程師操作界面(根據口令進入,可以設置系統工作參數,下載到各控制站)。軟件設計如下:
(1)運行畫面顯示 變頻器啟動、管線內氣體流動,室外溫度、濕度、室內溫度、送風溫度、熱水閥開度、送風、回風變頻器頻率及水泵運行狀態等。
(2)操作 用戶可對送風溫度和室內溫度進行調節設置;用戶可用鼠標點擊按鈕開關,手動啟停送風、回風變頻器;可點擊“清除”按鈕,清除系統信息顯示;可點擊“調節器參數設置”按鈕,輸入口令后對1、2調節器及3號數字顯示器的大部分參數進行查看和設置
(3)報警 變頻器、溫度等發生異常報警時,相應的顯示會發生閃爍;空氣過濾器發生報警時,相應的顯示位置會周期性的變成紅色。
4.2 軟件的實現
(1)初始工作 打開文件讀取系統參數表,參數修改完后退出保存。打開初始化通訊端口COM3和COM4(波特率9600,無奇偶效驗位N,8數據位,2位停止位)。檢測現有工作狀態,顯示設置的相應工作狀態(變頻器、水泵起停,調節閥開度等)。
(2)掃描任務 起動掃描任務檢測溫度設定、變頻器起停狀態,讀取測量值,在檢測位置上分別顯示數值及狀態。控制輸出音響報警及變頻器的起停,刷新顯示值,根據需要進行參數設置等。
5 系統運行結果
該系統在新疆廠房安裝調試投入運行,并通過驗收。集中控制室內及廠房內均達到和超過預定的各種技術指標要求。系統投入運行一年來,性能穩定、可靠。系統實際達到的各種監控參數。